2012國際新材料發(fā)展趨勢高層論壇在昆明召開

2012年10月28 －30日，“2012國際新材料發(fā)展趨勢高層論壇”在云南昆明召開。本次論壇由中國工程院、中國材料研究學會、云南省人民政府、北京航空航天大學、新材料學術聯(lián)盟主辦，北京航空航天大學材料科學與工程學院、昆明市人民政府、云南省有色地質(zhì)局承辦，昆明國家經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)、《中國材料進展》雜志社、昆明理工大學協(xié)辦，并得到了國家自然科學基金委、國家科學技術部基礎司、國家科學技術部高新司、國家發(fā)展和改革委員會高技術產(chǎn)業(yè)司的支持。論壇內(nèi)容涉及超導材料、納米材料、材料冶金、生物材料、陶瓷材料、電子薄膜材料等多個領域，旨在交流國內(nèi)外新材料研究動向和發(fā)展趨勢，把握材料發(fā)展的最新動態(tài)，追蹤材料研究前沿，推動我國新材料產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新和技術進步，共有12位院士和117家科研院所和單位的國內(nèi)外知名專家和學者共計300余人參加。本次論壇是繼2011年于山東省淄博市召開“2011國際新材料發(fā)展趨勢高層論壇”之后第二次舉辦。

10月29日上午，大會開幕式在云南昆明海埂會堂舉行。出席論壇開幕式的有:大會主席、中國工程院副院長干勇院士，大會主席、西北有色金屬研究院周廉院士，云南省副省長劉平，執(zhí)行主席、北京航空航天大學徐惠彬院士，執(zhí)行主席、云南有色地質(zhì)局局長郭遠生博士，云南大學陳景院士，北京礦冶研究總院邱定蕃院士，上海硅酸鹽研究所江東亮院士，四川大學張興棟院士，中科院化學研究所江雷院士，哈爾濱工業(yè)大學周玉院士，電子科技大學李言榮院士，中南大學邱冠周院士，香港城市大學、法蘭西國家技術科學院呂堅院士，中國工程院謝冰玉局長，昆明市副市長張銳，昆明理工大學周榮校長，昆明經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)管委會主任張寧，密歇根大學馬曉龍教授，田納西大學T.G.Nieh教授，清華大學曹必松教授，西安交通大學任曉兵教授，上海交通大學張荻教授，南京大學聞海虎教授，以及省內(nèi)外相關企事業(yè)單位的主要負責人和部分國外嘉賓等。論壇開幕式由徐惠彬院士主持。周廉院士、劉平副省長、干勇院士先后致辭。

周廉院士在致辭中對會議的基本情況作了詳細介紹。他希望本次論壇的召開對把握新材料發(fā)展方向，擴大新材料發(fā)展視野，加強國內(nèi)外新材料領域?qū)＜抑g的合作與交流，推動我國新材料國際化，實現(xiàn)基礎研究、工程應用和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的大合作，促進我國新材料研究產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展做出積極貢獻。

劉平副省長簡要介紹了近年來云南新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本情況。他表示，本次論壇在昆明召開，必將為云南新材料科學的發(fā)展提供一個新視角，對推進云南化工、裝備制造、有色、鋼鐵等產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級，促進基礎材料產(chǎn)業(yè)的科學轉(zhuǎn)型，帶動云南經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)型意義重大。

干勇副院長在講話中充分肯定了論壇在國內(nèi)外材料領域的重要地位。他指出，本次論壇是積極應對國際金融危機嚴峻挑戰(zhàn)、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的一次重要會議，對促進材料與冶金科學領域高水平發(fā)展具有十分重要的意義。干勇院士希望與會專家能夠在論壇中積極交流，加快自主創(chuàng)新能力步伐，共謀新材料發(fā)展。

開幕式結(jié)束后，“北航昆明先進材料研究中心揭牌儀式”隆重舉行，干勇副院長和劉平副省長出席揭牌儀式并為中心掛牌。其后，17位報告人分別就論壇主題作了精彩報告。

江 雷院士

江雷院士在“仿生納米材料的發(fā)展、現(xiàn)狀、趨勢和策略”報告中指出，向自然學習是新材料發(fā)展的重要源泉，仿生設計原理為創(chuàng)造新型結(jié)構及功能材料提供了新的方法和途徑。報告結(jié)合作者課題組近年來在仿生智能界面材料、仿生輕質(zhì)高強復合材料體系、仿生能源材料與器件，空天環(huán)境安全保障復合材料體系等方面的研究現(xiàn)狀與技術應用進行了簡要介紹。江院士用生動形象的視頻詳細介紹了課題組目前正在進行的工作——基于鐵道輪軌系統(tǒng)的空氣動力懸浮超高速列車項目，又稱之為火機計劃，其結(jié)合了火車－飛機的優(yōu)勢，預實現(xiàn)安全運營速度達到550～650公里/小時，車輪與鐵軌之間的接觸壓力減少40%～50%，車廂內(nèi)噪聲控制在80 dB以內(nèi)，車廂結(jié)構減重30%，進一步縮短樞紐城市之間的旅行時間。材料研究的目的是終端化和集成化應用，該項目創(chuàng)造性地引進和集成了航空地效機翼、空氣螺旋槳、氣動列車、仿鳥骨髓減重、仿鯊魚皮減阻等現(xiàn)代航空與仿生科學的先進技術，可實現(xiàn)降低運營成本，營造安全、綠色、環(huán)保的履行環(huán)境，充分發(fā)揮地面交通工具的優(yōu)勢，減少氣候變化出行的影響，縮短城與城、國家與國家之間的距離，將引領高速列車未來發(fā)展方向。所用到的關鍵技術有地面效應空氣動力學原理、空氣制動剎車技術、空氣螺旋槳輔助動力推進系統(tǒng)、仿生輕質(zhì)高強碳纖維復合材料減重、車身表面微結(jié)構優(yōu)化減重降噪等。該計劃正在可行性論證當中。

呂堅教授的“高強高韌納米材料研究新進展:原理，工藝，性能及應用前景”報告系統(tǒng)地介紹和總結(jié)了近年來在高強高韌納米金屬材料、金屬玻璃斷裂機制及組織結(jié)構的關系和增韌制備方法的研究進展。分別介紹了表面納米化工藝發(fā)展歷程，晶體塑性力學，納米組織形成機制及對力學性能的影響等工藝及性能研究優(yōu)化的新進展，特別介紹了高密度納米孿晶結(jié)構不銹鋼和TWIP鋼制備高強高韌工業(yè)合金的新進展。呂教授課題組利用不同多尺度力學實驗方法表征金屬玻璃的斷裂性能及機制，從微墩實驗研究了金屬玻璃的斷裂機制，提出并發(fā)展了空心微墩實驗、柱狀壓頭彎曲壓縮實驗等一系列研究方法表征金屬玻璃的失穩(wěn)問題，剪切帶的形成及其對微觀組織演變的影響，從而找出金屬玻璃脆性－韌性轉(zhuǎn)變的規(guī)律及不同材料的脆－韌轉(zhuǎn)變的臨界尺寸。報告還介紹了他們在金屬玻璃原子尺度的組織結(jié)構的規(guī)律性及其和力學性能的相關性問題上的一些研究進展。最后，他列舉了各種新型納米材料在汽車、低碳能源、生物醫(yī)學、微機械、土木工程等領域的應用前景及材料集成先驅(qū)結(jié)構設計的案例。

呂 堅教授

T.G.Nieh教授作了“Development of Bulk Metallic Glasses—Past，Present，and Future Perspectives”的報告。報告指出，大塊非晶合金工業(yè)應用的主要障礙是低的拉伸塑性，了解金屬玻璃的脆性和變形機制是全球關注的話題。介紹了作者近年來在改善金屬玻璃的塑性和韌性等力學性能方面所做的工作以及金屬玻璃未來發(fā)展前景。同時，報告還討論了金屬玻璃的一些潛在應用領域，如能源有效利用、生物醫(yī)學設備等，并指出大尺寸零件熱塑性成形是目前金屬玻璃的技術挑戰(zhàn)之一。

T.G.Nieh教授

邱定蕃院士

邱定蕃院士作了“對中國有色冶金可持續(xù)發(fā)展的思考”的報告。近十多年來，我國有色冶金技術取得了很大的進步，主流工藝及裝備均處于世界先進水平。報告主要對我國10年來在Al，Mg，Cu，Pb，Zn的研究進行了回顧。他指出，科技進步是有色冶金可持續(xù)發(fā)展的動力，二次資源及循環(huán)利用是有色冶金可持續(xù)發(fā)展的關鍵，也是社會經(jīng)濟發(fā)展的必然，對資源能源短缺國家尤為重要，而節(jié)能減排和無害化處理是有色冶金企業(yè)發(fā)展的生命線。

邱冠周院士作了“用生物技術的鑰匙開啟礦產(chǎn)資源利用的大門”的報告。介紹了有色金屬礦產(chǎn)資源及利用的現(xiàn)狀，指出發(fā)展高效、環(huán)境友好的低品位礦開發(fā)利用新技術勢在必行，而生物冶金技術因具有成本低、操作簡單、環(huán)境友好等特點，是解決這些瓶頸的關鍵技術之一。重點從宏觀到微觀、從定性到定量、從國內(nèi)到國外3個方面介紹了我國生物冶金技術研究進展，特別以贊比亞銅礦資源為例對利用生物冶金技術處理低品位銅礦資源和尾礦進行介紹。目前，中南大學，中國和贊比亞建立了“中色集團－中南大學－贊比亞生物冶金示范基地”并由此建立了一系列的生物濕發(fā)冶金的工廠，這意味著生物冶金技術能夠在贊比亞乃至整個非洲快速應用。邱院士指出，生物冶金將有效替代傳統(tǒng)冶金方法，成為解決低品位礦產(chǎn)資源利用的關鍵技術。

邱冠周院士

周 玉院士

周玉院士在“亞穩(wěn)態(tài)Si-B-Al-C-N陶瓷材料”報告指出，Si-B-C-N陶瓷因其具有低密度、高抗氧化性以及高抗蠕變性等優(yōu)點而在高溫結(jié)構件，特別是航天器機頭錐帽、機翼前緣、舵面、蓋板和噴管等防熱部件等方面極具應用潛力。而目前Si-BC-N陶瓷仍主要采用有機先驅(qū)體方法制備，該方法極大限制了塊體Si-B-C-N系陶瓷及大尺寸構件的制備。報告介紹了作者課題組以Si、B、BN、C和Al(或者AlN)等多種粉末為原料，采用機械合金化的方法制備了SiBAlCN粉末，并在此基礎上采用熱壓燒結(jié)制備了SiBAlCN陶瓷。詳細闡明了球磨方式、原料種類、燒結(jié)方式、Si∶C比值等對SiBAlCN粉末和陶瓷的組織與性能的影響規(guī)律以及SiBAlCN粉末和陶瓷的形成機制和高溫抗氧化機理。他指出，以無機粉末為原料，采用熱壓或SPS燒結(jié)技術可制備非晶或納米晶SiBAlCN陶瓷，表現(xiàn)出來良好的力學、抗熱震及抗氧化性能，且在干燥和潮濕空氣中熱壓燒結(jié)陶瓷也表現(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化性能。

江東亮院士

江東亮院士的“先進陶瓷材料的若干研發(fā)趨勢”報告從應用角度對先進陶瓷材料發(fā)展方向進行了點評。他首先簡敘了材料基因系統(tǒng)工程計劃，指出其核心是直接面對產(chǎn)品性能需求，設計、預測、探索新材料。然后通過航天航空領域?qū)p量化多功能材料的需求增加，激光、照明、裝甲用透明陶瓷材料，用于環(huán)保、節(jié)能、生物醫(yī)學的多孔陶瓷等方面分別評述先進陶瓷材料研發(fā)現(xiàn)狀與趨勢。他指出陶瓷材料將進入一個新的發(fā)展黃金時期。

李言榮院士

李言榮院士在“集成電子材料研究進展”報告中首先分析了當前我國電子信息產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，特別是電子材料與元器件行業(yè)基本情況，并結(jié)合國際電子信息技術發(fā)展趨勢，闡述了研究集成電子材料的意義。主要介紹了介電/GaN集成電子薄膜生長控制與性能研究情況，如采用TiO2(誘導層)/MgO(阻擋層)的組合緩沖層方法控制介電/GaN集成薄膜生長取向、界面擴散，保護GaN基半導體材料的性能，降低介電/GaN集成薄膜界面態(tài)密度，建立界面可控的相容性生長方法等。通過集成結(jié)構的設計與加工，研制出介電增強型GaN HEMT器件和高耐壓GaN功率器件原型，以及一體化的集成微波電容、變?nèi)莨?、壓控振蕩器、混頻器等新型元器件。李院士指出，集成電子薄膜是單片、微小型化器件的材料基礎，從塊體→薄膜→多層異質(zhì)結(jié)構是電子材料的發(fā)展方向;界面控制是決定集成薄膜電磁性能的關鍵，組合緩沖層是一種有效的辦法，可延伸到Si，GaAs，SiC等的集成技術;設計和制造出各種集成結(jié)構會產(chǎn)生一大批高頻、大功率、低功耗的新型電子器件、模塊和組件。

聞?；⒔淌谧髁祟}為“鐵基超導體材料科學、物理機制和應用展望”的報告。報告簡述了鐵基超導體材料和物理機制研究現(xiàn)狀。指出已發(fā)現(xiàn)8類結(jié)構幾十種鐵基超導材料，超導轉(zhuǎn)變溫度達到56 K左右，目前正努力提高臨界溫度到液氮溫度以上，并努力合成新的超導體系;在超導機理方面，對超導配對機制也有了初步的認識，有充分的證據(jù)表明，其來自于磁漲落所導致的配對，這為下一步尋找新的鐵基超導體提供了重要啟示。報告最后指出，鐵基超導體的電性質(zhì)接近三維，上臨界磁場很高，因此給強電應用帶來了契機，尤其是強磁場磁體方面，有較大潛力。

周 廉院士

聞?；⒔淌?/p>

周廉院士以“超導材料:應用現(xiàn)狀與展望”為題從實用角度對超導材料發(fā)展進行了點評。周院士首先引用CONTECTUS統(tǒng)計數(shù)據(jù)從全球超導應用方面介紹了世界范圍內(nèi)超導材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來方向以及超導體新增市場應用，認為低溫超導仍占超導應用市場主體，高溫超導還有很多工程、技術問題亟待解決等。報告從磁體應用發(fā)展方向舉例說明超導磁體應進一步提高磁體強度，并介紹我國超導材料產(chǎn)業(yè)，例如Bi2223超導帶材、MgB2超導MRI磁體、ITER用超導線、第二代YBCO涂層超導材料現(xiàn)狀及面臨問題。周院士認為超導仍然是最令人振奮及具有挑戰(zhàn)性的領域之一，國際上在超導領域出現(xiàn)了許多的新進展將有助于高溫超導體的研究，其在物理學和工程技術方面仍具有廣闊的探索空間。最后，周院士指出超導研究的創(chuàng)新還需要企業(yè)和國家的經(jīng)費支持，同時他希望超導領域的年輕科學家進一步加強國內(nèi)外學術交流，組建更加廣泛和強大的研究平臺，并爭取更多來自政府和企業(yè)的支持，為超導產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大貢獻。

曹必松教授的“高溫超導進展評述”報告從高溫超導薄膜材料研究現(xiàn)狀以及高溫超導弱電應用研究進展入手對高溫超導材料發(fā)展進行了點評。他重點說明高溫超導濾波器技術優(yōu)越性及其在移動通信、軍事領域、空間領域和其他微波通信領域應用。著重介紹了清華大學研制的高溫超導濾波系統(tǒng)小規(guī)模的商業(yè)應用實例。表明在高溫應用研究領域，高溫超導濾波器已率先實現(xiàn)了真正的實際應用，即面對最終用戶的規(guī)模商業(yè)應用。

張興棟院士

曹必松教授

張興棟院士在“生物材料的進展及發(fā)展趨勢”中簡述了國內(nèi)外生物材料科學與工程發(fā)展歷程、取得成就、面臨問題以及發(fā)展方向與重點，介紹了生物材料主要前沿領域及其市場分布與產(chǎn)業(yè)特點。分析了驅(qū)動產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的主要因素。展望了未來生物材料科學與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點及面臨挑戰(zhàn)，提出了發(fā)展我國生物材料科學與產(chǎn)業(yè)的對策和建議。他指出，我國已是世界第3大醫(yī)療器械市場，應爭取5年內(nèi)成為世界第2大生物材料市場，在10～20年建設成為生物材料科學與產(chǎn)業(yè)大國和強國。

馬曉龍教授作了“Biomimetic Polymeric Materials for Regenerative Medicine”的報告。介紹了作者實驗室仿生高分子支架研發(fā)現(xiàn)狀。利用相分離或自組裝等方法，制備了可降解的仿人體細胞外基質(zhì)納米纖維支架。多孔網(wǎng)狀和計算機輔助設計使人工支架更易于外形和功能的再生修復。實驗顯示，這些新型支架可將靶向細胞傳遞到再生位置，有助于各種干細胞再生成特定形狀的骨和軟骨。為修復復雜形狀的組織缺陷，報告還介紹了作者實驗室開發(fā)的一種星型可生物降解高分子材料，可自組裝成納米纖維空心微球結(jié)構作為新型的可注射的細胞載體。納米纖維空心微球已被證明可高效容納細胞，同時通過控制細胞載體增強軟骨再生。為模仿生物分子活動，作者課題組還開發(fā)了可以釋放各種生物分子引導細胞功能再生的支架。報告指出，仿生支架非常有利于組織再生。

張 荻教授

馬曉龍教授

張荻教授作了“啟迪于自然的功能材料的探索研究”的報告，介紹了一種借用自然界生物自身本征結(jié)構，通過人工置換化學組分的方法，制備可遺傳自然生物精細形態(tài)，又有人為賦予特性的新功能新型結(jié)構功能一體化材料新思維方法，這突破了傳統(tǒng)材料研究的常規(guī)理念。課題組利用自然界具有豐富三維分級結(jié)構的生物作為模板，包括細菌，昆蟲及農(nóng)業(yè)廢棄物等，通過跨尺度(納米→宏觀)精細分級結(jié)構與材料特性的耦合響應，組裝了具有原始生物結(jié)構和組裝功能組分雙重特性的先進功能材料，為新型功能材料提供設計了依據(jù)和實用途徑。通過對自然結(jié)構的仿生復合研究，既可以獲得新的結(jié)構功能一體化材料，又可以使農(nóng)業(yè)廢棄物再生，對減少地球環(huán)境污染，優(yōu)化能源使用具有十分重要的現(xiàn)實意義。他指出，以分級精細生物作為模板易于制備具有自然分級精細結(jié)構的材料，為研究用人工難以制備的材料組分與精細結(jié)構的耦合效應提供了簡易研究方法，其目標是用自然界生物做模板，改變其化學組分，保留自然界精細結(jié)構，然后達到人工制備材料超越自然精細結(jié)構。

任曉兵教授的“鐵性高性能智能材料研究進展——破解瓶頸問題的方法”的報告主要介紹了形狀記憶、壓電和磁致伸縮3大類“鐵性智能材料”的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及近年來研究進展。隨著產(chǎn)業(yè)技術的高度智能化，對智能材料的性能提出了越來越高的要求，智能材料的性能提升逐漸遭遇瓶頸，而遭遇瓶頸的核心原因是3類材料的研究長期以來分布在幾個不同的領域，沒有形成共同的物理基礎，從而導致只能運用有限的學術思路指導材料研發(fā)。近年來的研究成果表明:三類看似不同的智能材料從序參量、疇結(jié)構到宏觀性能層次具有高度的物理平行性，表明它們可能具有共同的物理基礎，據(jù)此可望提供突破瓶頸的共同物理機制。報告重點介紹近年來研究3類智能材料共同物理屬性—鐵性相變的重要進展、以及由此得到的大幅度提高鐵性智能材料性能以及實現(xiàn)特異智能特性的新原理及方法。這些新原理可望指導下一代高性能智能材料的設計或?qū)е氯轮悄懿牧系陌l(fā)現(xiàn)。徐惠彬院士以“新型金屬智能材料及應用前景”為題對智能材料發(fā)展進行了點評。他首先指出金屬智能材料在空天飛行器和發(fā)動機上具有重要的應用前景，其主要包括形狀記憶合金和磁致伸縮材料。并分別從高溫形狀記憶合金，高性能的磁致伸縮材料，新型低模量高彈性合金，磁制冷材料磁熱效應新原理4個方面介紹了課題組最新研究進展。最后，他希望材料工作者更加關注催生出一系列新型功能材料的固態(tài)相變研究，此外，熱電材料，光電材料，龐磁電阻材料等方面研究也應給予重視。

任曉兵教授

徐惠彬院士

郭遠生博士的“鈧及黑色巖系礦產(chǎn)資源勘查研究新進展”報告首先介紹了全球鈧資源基本情況，詳細介紹了滇中地區(qū)基性—超基性含鈧礦石資源的地質(zhì)背景、巖帶類型、巖體`分類及鈧在巖體中的分布規(guī)律及賦存狀態(tài)，其后通過鈧的選礦富集—浸出—萃取(提純)試驗結(jié)果證明，其中的鈧可被提取為有實際價值的產(chǎn)品，滇中地區(qū)有望成為我國鈧工業(yè)重要生產(chǎn)和加工基地。此外，報告還介紹了有色地質(zhì)局在系統(tǒng)收集資料、野外地質(zhì)考察、綜合分析研究的基礎上，經(jīng)與鄰區(qū)進行對比研究，創(chuàng)新找礦思路，發(fā)現(xiàn)了下寒武統(tǒng)筇竹寺組黑色巖系中的鉬鎳多金屬礦層，在云南省寒武系黑色巖系成礦預測方面取得了重大突破，有望找到鉬鎳多金屬大型—特大型礦床，其資源潛在經(jīng)濟價值巨大。

10月30日上午，舉行了“北航昆明先進材料研究中心學術委員會第一次工作會議”和“新材料學術聯(lián)盟理事會暨《中國材料進展》雜志社編委會理事會會議”。

郭遠生博士

(本文系根據(jù)會議錄音整理，本刊通訊員)